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民間企業の小型ロケット開発、研究会が発足」記事へのコメント

  • 液体燃料とありますが、液体酸素・液体水素なのか
    液酸・ケロシンなのかそれともLNGなのか?

    高効率なら液酸・液水じゃん、と思っていたのですが、
    実は液酸・ケロシン(灯油ですね)もそんなに悪くない [air-nifty.com]という話を聞いたのでちょっと驚いています。
    • 松浦氏のページですが、最大にしたいのは実は最終速度ではない事に気付かれた所までは良いのですが、
      途中からジェットエンジンの推進効率と話がごっちゃになってますね。
      ロケットとは、噴射する質量の全てを自分で持っていく物なので、
      吸気した物を排気するジェットエンジンのように最
      • >ロケットとは、噴射する質量の全てを自分で持っていく物なので、
        >吸気した物を排気するジェットエンジンのように最適の排気速度というものは存在しません。

        そのページ紹介しといて言うのもなんですが、おいらも実のところ
        厳密にはわかってないんですよ。

        「速度によって、本体に運動エネルギーを与える最適な方法は変化する」
        • by tada (5086) on 2004年09月16日 14時26分 (#623250)
          >「速度によって、本体に運動エネルギーを与える最適な方法は変化する」

          これは、タイヤで地面を蹴るのと、質量を投げるのを比較する意味ではそのとおりです。
          でもそれはロケットと自動車の比較であって、水素とケロシンの比較ではありません。
          推進剤に何を使おうが、ロケットである限り排気速度は高いほど軌道質量は多くなります。
          その意味では液酸液水は最高ですが、水素は密度が低すぎるためにタンクが大きくなり過ぎ、
          加速した質量は多くても、その殆どがタンク質量になってしまい、ペイロードが載りません。
          何をしたかったのか分からなくなります。
          親コメント
          • by tada (5086) on 2004年09月16日 15時08分 (#623267)
            上の話は、大きな推力を必要とする(=流量大=タンク大)第1段で顕著になります。
            重力損失を避けるために素早く横向きに移行したいのですが、
            そこで固体ブースタの大推力が必要になります。
            ここで水素だけで上がろうとすると、とんでもなく巨大なタンクになってしまう。
            横向きになってからは、推力よりも推進剤効率が重要となってくるので、
            上段はやはり液酸液水がベストになってきます。
            親コメント
          • by simon (1336) on 2004年09月17日 10時11分 (#623588)
            つまり、第一段には液酸液水よりもケロシンが向いているってのは
            エンジンやタンクの大きさの問題であり、水素を同じ質量のケロシンと
            同程度まで圧縮できれば(タンクもケロシンのときと同じ重さに抑えられれば)
            水素のほうが噴射速度が速いので効率がいい、ってことですよね?

            質問ついででスイマセンが、
            松浦氏のほかの記述
            [air-nifty.com]はどうなんでしょうか。

            >「ロケットの動きはじめは、なるべく大きな質量のガスを
            >噴射したほうが、ロケット本体に配分されるエネルギーが大きくなる」

            >「ロケットは前に進みつつ、後に残るガスがちょうど速度ゼロ
            >になるようにガスの噴射速度を変えていくと、ロケット本体に
            >残る運動エネルギーが一番大きくなる」

            エンジンから出たあとのガスの速度なんて関係ないと思うのですが・・・
            親コメント
            • by tada (5086) on 2004年09月17日 14時20分 (#623706)
              >後に残るガスがちょうど速度ゼロになるように

              「速度ゼロ」って何に対して?っていう話です。
              運動エネルギーという物は、観測する慣性系によっていくらでも変わります。
              地上に静止している物すら、動いている人から見れば運動エネルギーを持ちます。
              大気に対して、というのであれば、何故大気という慣性系だけを重視するのか。
              その大気を吸い込んで"漕いで"いるジェットエンジンならまだしも。
              特定の慣性系から見た話として、松浦氏の話は理論的な綻びはありませんが、
              だから何?というわけです。

              打ち上げ前に大気に対して静止しているロケットの最初の加速を考えます。
              松浦氏に依れば、もっとも効率の良い排気速度は0m/sですか?
              少しは出さないといけないのなら、1m/sにしましょうか。
              1m/sで物を投げて100トンの推力を得るための質量流量はいくらですか。
              非常に大まかに言って、推力=質量流量×排気速度 ですから、
              毎秒100*9.8トンの推進剤が必要です。一瞬で無くなります。効率どころじゃありません。
              この式だけからも分かるように、なるべく少ない推進剤流量で大きな推力を得るには、
              排気速度に最適値などありません。これがいわゆる比速度Ispです。
              親コメント
              • なんか極論っぽいような。
                比速度Ispとか難しい言葉は知らないけど、
                例えばボートでさ、小さいオールを素早く漕ぐのと適度な大きさのオールを漕ぐのとでは、
                同じエネルギーだと速度が頭打ちにならない限り後者の方が効率いいよね?
              • by tada (5086) on 2004年09月17日 21時14分 (#623818)
                「漕ぐ」のと「投げる」のを区別しましょう。
                漕ぐ場合は、反動質量は周りにいくらでもあるので、排気流量がいくら増えようが問題はなく、
                投入したエネルギーに対する推進効率を求めるわけです。
                一方投げる場合は、持っている質量が無くなったら終わりですから、
                排気した質量に対する効率が重要なのです。
                尤も、投げる場合に運動エネルギーを考えるのが無意味なのは前述のとおりです。

                #答えになっているのか分かりませんが…
                親コメント
            • >エンジンから出たあとのガスの速度なんて関係ないと思うのですが・・・

              後に残るガスがちょうど速度ゼロになっているようなら、噴射によって得られた運動エネルギーは全てロケットが得たことになる。
              ガスの速度が
              • by tada (5086) on 2004年09月17日 14時27分 (#623708)
                >ガスに残った分の運動エネルギーは無駄になったことになる。

                ジェットエンジンの推進効率を理解する時に重要になってくる考え方です。
                「空気をかき混ぜてるだけ」という状態ですね。
                親コメント
              • by tukuyomi (23535) on 2004年09月17日 17時25分 (#623762)
                観測系に対し静止している質量M+mのロケットが
                質量mのガスを速度vで放出したとしよう
                この時ロケットの観測系に対する速度をVとすると
                運動量保存の法則よりMV=mv
                また総運動エネルギーeはe=MV^2+mv^2=M(1+M/m)V^2

                よってエネルギーに対するロケットの速度の効率は
                V/e=(M(1+M/m))^{-1}/V=(m(1+M/m))^{-1}/v
                であるからvに反比例する→噴射ガスの速度が低いほど良い
                は正しい

                然るに、噴射ガスの質量に対するロケットの速度の効率は
                V/m=v/M
                であるからvに比例する→噴射ガスの速度が速いほど良い

                ロケットの場合、反作用質量を自前で用意する必要があり、
                反作用質量に対する加速効率のほうが優先順位が高いんじゃなかろーか

                #物理好きの素人
                親コメント
            • 湯沸し機の場合、
              効率だけを追求するなら、沸騰直前まで加熱するのは無駄。
              1度とかそれ未満のごくわずかな加熱に留め、
              その分大量の水を処理した方が、役にはたたなくても効率は良い。

              みたいな話じゃないの?

アレゲは一日にしてならず -- アレゲ研究家

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